一种忆阻电路与非线性电路可切换的混沌信号源的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于蔡氏混沌电路系统实现的可切换混沌模拟电路。所述一种忆阻电路与非线性电路可切换的混沌信号源包括蔡氏混沌电路后级可切换模式主电路；其中可切换模式主电路由积分电路、设于积分电路后级的控制开关电路（S）、控制开关电路（S）后级的绝对值函数电路（H(·)）、绝对值函数电路（H(·)）后级的第一乘法电路（M1）、第一乘法电路（M1）后级的负阻电路构成。此混沌模拟电路不仅具有电路结构简单、可实现性强的特点，而且具有能够通过切换忆阻电路与非线性电路得以实现混沌信号的切换的特性，同时能够生成两种不同混沌吸引子和复杂的混沌涡的混沌系统均表现出了复杂的动力学特性，成为了一类新颖的混沌信号源。
【专利说明】一种忆阻电路与非线性电路可切换的混沌信号源
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种忆阻电路与非线性电路可切换混沌信号产生器，即一种能够通过切换忆阻电路与非线性电路实现混沌信号切换的混沌信号源。
【背景技术】
[0002]混沌是非线性方程描述的确定系统所产生的介于周期振荡与噪声之间的一种复杂振荡，由于混沌信号的初值敏感性和广谱性，它在保密通信和扩频通信领域中的应用已经引起人们广泛关注，而已广泛应用于信息工程领域的普通信号源虽然可以产生波形各异的周期信号，便于调制与解调的同步，但存在着不利于信息加密等特殊领域的要求；混沌信号具有内在随机性、初值敏感性、宽带、遍历性和有界性等特点，能够产生类似白噪声的宽带信号，因此混沌信号在信息加密、保密通信和混沌雷达等领域有着广泛的应用前景。混沌信号源是基于混沌应用的各类信息系统调制解调的重要组成部分，因此，研究并开发新的混沌信号源对混沌理论推向实用化至关重要.[0003]自1963年美国麻省理工学院著名气象学家Lorenz提出第一个混沌系统以来，国内外众多学者提出并构造了大量的混沌系统。早期的混沌系统生成模型，如Lorenz大气湍流方程、Logistic虫口模型、蔡氏(Chua)混沌电路等，一般是从物理系统中经过简化和抽象后获得的，并以此为基础建立的相应的混沌系统理论体系。近期的混沌系统生成模型则是以已有的混沌理论为基础，主要基于已有的模型作延伸构造出新的模型。例如，Chen系统和Lu系统是从Lorenz系统生成的，并与Lorenz系统共同构成广义的Lorenz系统。总体来说，随着混沌系统的迅猛发展，混沌系统越来越需要新的模型去继续完善。
[0004]蔡氏电路是人们研究最早的混沌系统之一，其混沌模拟电路具有电路结构简单，并能展现极为丰富、复杂的混沌动力学行为等特点，所以在混沌电子通信工程中得到了广泛应用。本发明即基于此系统的混沌模拟电路，通过切换忆阻电路与非线性电路得以实现混沌信号的切换，成为了 一类新颖的混沌信号源。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是提供一种可通过切换忆阻电路与非线性电路实现混沌信号切换的混沌信号源。
[0006]为解决上述技术问题，本发明提供了一种可通过切换忆阻电路与非线性电路实现混沌信号切换的混沌信号源，包括蔡氏混沌电路前级电路、蔡氏混沌电路后级可切换模式主电路。
[0007]所述蔡氏混沌电路前级电路包括:电感器L、设于电感器L后级的电容器C2、设于电容器C2后级的电阻器R、设于电阻器R后级的电容器C1;电感器L与电容器C2并联连接(并联后两端口分别记作a、b);将并联a端口与电阻器R的输入端相连；电阻器R的输出端与电容器C1的输入端相连；电容器C1的输出端与并联b端口相连；将电容器C1的输入端与蔡氏混沌电路后级可切换模式主电路的输入端相连；[0008]所述蔡氏混沌电路后级可切换模式主电路包括:积分电路、设于积分电路后级的控制开关电路(S)、控制开关电路(S)后级的绝对值函数电路(H(.))、绝对值函数电路(H(.))后级的第一乘法电路(Ml)、第一乘法电路(Ml)后级的负阻电路(由Rl、R2、R3、U1构成)；积分电路的输入端作为蔡氏混沌电路后级可切换模式主电路的信号输入端；积分电路的输入端与控制开关电路(S)的2端口相连；积分电路的输出端与控制开关电路(S)的1端口相连；控制开关电路(S)的起始端与绝对值函数电路(H(.))的输入端相连；绝对值函数电路(H(.))的输出端与第一乘法电路(Ml)的输入端相连；积分电路的输入端与第一乘法电路(Ml)的输入端相连；第一乘法电路(Ml)的输出端与负阻电路输入端(Rl的输入端)相连；积分电路的输入端与负阻电路的反馈端(U1的3端口)相连；将积分电路的输入端作为混沌电路后级可切换模式主电路的输入端；
[0009]所述蔡氏混沌电路后级可切换模式主电路中绝对值函数电路包括:电压跟随电路、设于电压跟随电路后级的取号电路(由Rsat、R4、U3构成)、设于取符号电路后级的第二乘法器(M2);电压跟随电路的输入端作为绝对值函数电路(H(.))的输入端，电压跟随电路的输出端与取符号电路的输入端相连；取符号电路的输出端与第二乘法器(M2)的输入端相连；电压跟随电路的输入端与第二乘法器(M2)的输入端相连；第二乘法器(M2)的输出端作为绝对值函数电路(H(.))的输出端；
[0010]所述蔡氏混沌电路后级可切换模式主电路中积分电路包括:增益电路(由R5、R6、Uil构成)、设于增益电路后级的反向积分电路(由R0、CO、Ui2构成)；增益电路的输入端作为积分电路的输入端；增益电路与反向积分电路的输入端相连；反向积分电路的输出端作为积分电路的输出端。
[0011 ] 基于忆阻的蔡氏混沌电路、基于非线性电阻的蔡氏混沌电路对应的电路图分别如附图中图1 (a)基于忆阻的蔡氏混沌电路、图1 (b)基于非线性电阻的蔡氏混沌电路所示。
[0012]图1电路(a)中忆阻器采用的是光滑二次非线性磁控忆阻器，其对应的表达式为
[0013]`qM = /(%/) = -αφΜ +0Μ\φΜ\φΜ⑴
[0014]设定a，b > 0，表达式两边同时微分，可得对应的伏安关系为
[0015]
iM = W {φΜ )νΜ =(-α + δ\φΜ |)νΜ(2)
[0016]其中F = df(<pM )/?φΜ =-α + δ\φΜ\是磁控忆阻的忆导。
[0017]电路(a)中含有四个内部状态变量，分别为电容Ci量两端电压v1;电容C2量两端电压V2，通过电感L电流i3，忆阻磁通量根据上述四个状态变量可得基于忆阻的蔡氏混
沌电路可由下述状态变量方程组表示
[0018]
【权利要求】
1.一种可通过切换忆阻电路与非线性电路实现混沌信号切换的混沌信号源，包括蔡氏混沌电路前级电路、蔡氏混沌电路后级可切换模式主电路；所述蔡氏混沌电路前级电路包括:电感器L、设于电感器L后级的电容器C2、设于电容器C2后级的电阻器R、设于电阻器R后级的电容器C1;电感器L与电容器C2并联连接(并联后两端口分别记作a、b);将并联a端口与电阻器R的输入端相连；电阻器R的输出端与电容器C1的输入端相连；电容器C1的输出端与并联b端口相连；将电容器C1的输入端与蔡氏混沌电路后级可切换模式主电路的输入端相连；所述蔡氏混沌电路后级可切换模式主电路包括:积分电路、设于积分电路后级的控制开关电路(S)、控制开关电路(S)后级的绝对值函数电路(H(.))、绝对值函数电路(H(.))后级的第一乘法电路(Ml)、第一乘法电路(Ml)后级的负阻电路(由Rl、R2、R3、U1构成);积分电路的输入端作为蔡氏混沌电路后级可切换模式主电路的信号输入端；积分电路的输入端与控制开关电路(S)的2端口相连；积分电路的输出端与控制开关电路(S)的1端口相连；控制开关电路(S)的起始端与绝对值函数电路(H(.))的输入端相连；绝对值函数电路(H(.))的输出端与第一乘法电路(Ml)的输入端相连；积分电路的输入端与第一乘法电路(Ml)的输入端相连；第一乘法电路(Ml)的输出端与负阻电路输入端(R1的输入端)相连；积分电路的输入端与负阻电路的反馈端(U1的3端口)相连；将积分电路的输入端作为混沌电路后级可切换模式主电路的输入端；所述蔡氏混沌电路后级可切换模式主电路中绝对值函数电路包括:电压跟随电路、设于电压跟随电路后级的取号电路(由Rsat、R4、U3构成)、设于取符号电路后级的第二乘法器(M2);电压跟随电路的输入端作为绝对值函数电路(H(.))的输入端，电压跟随电路的输出端与取符号电路的输入端相连；取符号电路的输出端与第二乘法器(M2)的输入端相连；电压跟随电路的输入端与第二乘法器(M2)的输入端相连；第二乘法器(M2)的输出端作为绝对值函数电路(H(.))的输出端。
2.根据权利要求1所述的一种可通过切换忆阻电路与非线性电路实现混沌信号切换的混沌信号源，其特征在于:当蔡氏混沌电路后级可切换模式主电路的控制开关电路(S)的1端口导通时,此时电路切换为基于忆阻电路的蔡氏混沌电路。
3.根据权利要求1所述的一种可通过切换忆阻电路与非线性电路实现混沌信号切换的混沌信号源，其特征在于:当蔡氏混沌电路后级可切换模式主电路的控制开关电路(S)的2端口导通时，此时电路切换为基于非线性电路的蔡氏混沌电路。
【文档编号】H03B29/00GK103684264SQ201310566821
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年11月14日 优先权日:2013年11月14日
【发明者】包伯成, 胡丰伟, 王春丽, 姜盼 申请人:常州大学